诱导紫云英根瘤菌nod基因表达的一些植物因子

利用柱层析、薄层层析（TLC）和高压液相色谱（HPLC）从紫云英种子中分离并纯化对紫云英根瘤菌nd基因表达有诱导活性的成分,质谱（MS）鉴定为抽皮素（naringenin）。19种类黄酮或非类黄酮化合物对紫云英根瘤菌结瘤基因表达的诱导活性实验表明,紫云英根瘤菌的结瘤基因可以应答多种诱导咸分,除抽皮素外,还有类黄酮物质毛地黄黄酮（luteolin）、大豆素（daidzein）以及非类黄酮化合物7-羟基香豆素（umbelliferone）和葫芦巴碱（trigonelline）。     

氮源对紫云英根瘤菌nod基因表达的作用

高浓度的硫酸铵阻碍了紫云英根瘤菌诱导紫云英根毛发生典型的根毛变形并明显抑制了紫云英结瘤能力。通过对融合子的β-半乳精苷酶活性的测定进一步表明高浓度的硫酸铵对紫云英的结瘤调节基因nodDZ、共同结瘤基因nodA及nodBC的表达有抑制作用而对结瘤调节基因nodD1的表达无抑制作用。     

根瘤菌NOD因子的感知与信号传导

根瘤菌是一类引起豆科植物结瘤固氮的土壤细菌。根瘤中的类菌体固定空气中的氮气为宿主植物提供充足的氮源。共生体系的建立始于细菌与宿主植物间复杂的信号交换过程。植物产生类黄酮诱导相应的根瘤菌合成分泌结瘤因子 ,后者进而诱导宿主植物根系形态变化以及早期根瘤素基因表达。以下将就宿主植物结瘤因子的特异识别和早期信号传导进行讨论。     

氮源对紫云英根瘤菌nod基因表达的作用

高浓度的硫酸铵阻碍了紫云英根瘤菌诱导紫云英根毛发生典型的根毛变形并明显抑制了紫云英结瘤能力。通过对融合子的β－半乳糖苷酶活性的测定地一步表明高２的硫酸铵对紫云英的结瘤调节基因ｎｏｄＤ２、共同结瘤基因ｎｏｄＡ及ｎｏｄＢＣ的表达有抑制作用而对结瘤调节基因ｎｏｄＤ１的表达无抑制作用。     

丛枝菌根真菌与根瘤菌互作及类黄酮对互作效果的影响

研究了中华根瘤菌与AM真菌互作或加入适量的类黄酮(150nmol·L^-1和1．5μmol·L^-1)对紫云英的生物量、结瘤数、AM真菌的侵染率、菌丝ALP和SDH酶活性的影响．结果表明,与对照组[0、AMF、Rh]相比,Rh+AMF组紫云英的生物量、结瘤数、AM真菌侵染率和菌丝酶活都有显著差异;与对照组及Rh+AMF组相比,类黄酮处理组紫云英的生物量、结瘤数、AM真菌侵染率和菌丝酶活差异更加显著,但不同类黄酮间(apigenin和hesperitin),或同一种类黄酮不同浓度处理问(150nmol·L^-1和1．5umol·L^-1)差异不明显,说明AM真菌与根瘤菌互作对紫云英的结瘤固氮、AM真菌的侵染和菌丝的生长都有促进作用．当Rh+AMF组加入适量的类黄酮时。这种促进作用更加显著．     

紫云英根瘤菌结瘤能力的研究

在科研和生产实践中发现,根瘤菌会自发丧失结瘤能力,经吖啶橙处理和热处理后,其结瘤性能更易丧失。本文报道紫云英根瘤菌结瘤性能自发的和经吖啶橙与热处理诱导的变异。     

紫云英根瘤菌结瘤因子的初步研究

最近的研究结果表明,豆科植物与根瘤菌的共生识别是一种双向的信号物质交换过程.首先是豆科植物的根或种子分泌类黄酮物质,诱导根瘤菌的结瘤基因(nod genes)产生结瘤因子(nod factors),分泌到胞外,为植物所接受,从而引发植物某些基因表达,细胞分化,细胞壁形成,最终导致根毛变形等一系列变化.已经测定了几种苜蓿根瘤菌(Rhizobium meliloti)和豌豆根瘤菌(R.leguminosarum bv.viciae)结瘤因子的分子结构式,它们均属于寡糖胺类物质,在没有根瘤菌存在的条件下,结瘤因子能独立地促使根毛发生变形,这是检测结瘤因子是否存在的重要手段,即根毛变形试验(Root hairdeformation assay,简称Had试验).高浓度的结瘤因子甚至能诱导植物产生空瘤,其组织结构与典型的根瘤相同.     

光照强度对紫云英与根瘤菌共生结瘤的影响

播种紫云英接种紫云英根瘤菌,是紫云英新发展区种植成败的关键,是老种植地增产的重要措施。优良的紫云英根瘤菌在正常条件下播种后5—7天就结瘤,结瘤早,对紫云英获取较高产量是非常有利的。     

苜蓿中华根瘤菌042B nodD基因的克隆、序列分析及其表达

苜蓿中华根瘤菌０４２Ｂ是一株能在苜蓿和大豆上结瘤的菌株。将０４２Ｂ的ｎｏｄＳＤ基因克隆到时载体ｐＢＢＲ１ＭＣＳ－５,并在豌豆根瘤菌ＬＲＲ５０４５系统中进行功能分析,发现０４２Ｂ的ＮｏｄＤ蛋白能与大豆的类黄酮化合物ｇｅｎｉｓｔｅｉｎ结合,也怀苜蓿原类黄酮化合物ｌｕｔｅｏｌｉｎ反应。     

紫云英根瘤菌基因文库的构建及含完整结瘤基因的重组质粒pRaZ15的分离

以紫云英根瘤菌菌株7653R为材料,制备总DNA,经EcoRⅠ限制酶部分酶解,通过10—50％蔗糖梯度离心,分离到20一30 kb的DNA片段。利用能在革兰氏阴性菌中转移和复制的广谱寄主载体——pLAFRl质粒,构建了紫云英根瘤菌基因文库。通过与苜蓿根瘤菌102l菌株中8．7kb的共同结瘤基因(作探针DNA)杂交,从基因文库中分离到紫云英根瘤菌共同结瘤基因片段。以紫云英根瘤菌不结瘤突变株7653R+1(7653R消除共生质粒)为受体、构建的7653R基因文库(E．Coli C600)为供体,通过协助转移质粒pRK2013(LE392)进行三亲交配,在含四环素的根瘤菌台成培养基(sM)上选择接合转移子。将得到的所有接台转移子混合在一起接种植物,通过植物结瘤试验,分离到含紫云英根瘤菌结瘤基因的重组质粒pRaz15。将该质粒用EcoRⅠ完全酶切,得到25kb左右的外源DNA片段,该片段携带完整的结瘤基因簇。     

豇豆根瘤菌NGR234和紫云英根瘤菌109感染紫云英的比较研究

利用光学和电子显微镜对紫云英根瘤菌菌株109和广宿主的快生型根瘤菌菌株NGR234感染温带型豆科植物紫云英进行了研究,结果表明根瘤菌感染紫云英是通过在根毛中形成侵染线的途径。电子显微镜研究揭示了固氮根瘤中细胞内侵染线的存在。接种二天后,首先可观察到根毛的卷曲或分枝。接种四至五天后,在每株植物卷曲的根毛中可看到侵染线。接种八至十天后的植株出现肉眼可见的根瘤。菌株NGR234能够在紫云英上诱导根毛的卷曲,侵染线和根瘤的形成,但所形成的根瘤却未能固氮,根瘤中无明显的类菌体区,但有少数包有细菌的侵染线。NGR234抗抗菌素的衍生菌均未能使紫云英结瘤。将NGR234的共生质粒转移至三叶草、苜蓿、豌豆、快生型大豆根瘤菌和农杆菌,亦未能使这些细菌获得紫云英上结瘤的能力。     

紫云英根瘤菌胞外多糖缺失变种及其结瘤性状的变化

根据紫云英根瘤菌在寄主豆科植物紫云英上的结瘤能力,经转座子Tn5诱变获得的18株Exo~-变种可分为4种结瘤类群(A-D):A类变种诱导植物产生小的瘤状突起,不具固氮能力;B类变种形成无效根瘤;C类变种产生固氮效率降低的根瘤;D类变种丧失了结瘤能力。电镜分析显示:无效瘤和瘤状突起中不存在类菌体区,根瘤细胞均为不含细菌的空细胞,侵染线不能穿透到根瘤细胞中。说明紫云英根瘤菌胞外多糖很可能参与有效根瘤的形成。     

紫云英老种植区引进根瘤菌的结瘤效果

我们用抗链霉素紫云英根瘤菌菌株在紫云英老种植区作了一些有关结瘤效果的观察,报道如下。     

紫云英根瘤菌共生质粒的鉴定及结瘤功能的诱动转移

紫云英根瘤菌SR72和76531两菌株都有相同的两个质粒,其分子量分别为200 Md和80Md。它们各自的HC Nod~-变株都消失了其中的200 Md质粒,但尚一致地保留着80Md的质粒,紫云英根瘤菌的结瘤功能显然与该200 Md质粒有极为密切的关系。Inc P1组的质粒能以10~(-4)/每个受体细胞的频率转入紫云英根瘤菌,而在紫云英根瘤菌之间的转移频率为10~(-4)—10~(-5)。紫云英根瘤菌的结瘤功能,可以通过P1组的质粒诱动,从野生型Nod~+菌株转移到HC Nod~-受体菌株中,甚至转移到消除了Ti质粒的土壤农杆菌中,能使紫云英结瘤。这些有结瘤能力的Nod~+接合子,其抗药性标记完全与Nod~-受体菌一样,但其质粒电泳图谱,既不同于供体,也不同于受体,缺供体中对应的200 Md大质粒带,比受体的却又多了一40 Md的质粒带。     

质粒exoR′恢复紫云英根瘤菌胞外多糖缺陷型变种有效结瘤能力

以ＰＭＮ２作为载体质粒,应用体内克隆技术,从紫云英根瘤菌胞外多糖缺陷型变种ＮＡ－１１中,分离到ｅｘｏＲ′质粒,该杂合质粒带有Ｔｎ５及其插入位点两侧的根瘤菌ＤＮＡ片段。ｅｘｏＲ′质粒能稳定地存在于紫云英根瘤菌中,不仅可纠正紫云英根瘤菌Ｅｘｏ－变种（Ｎｄｖ－）的胞外多糖合成缺陷,也能恢复该变种使宿生植物根部结瘤的能力。     

紫云英根瘤菌的exo与nod基因在宿主结瘤过程中的协同作用

紫云英根瘤菌菌株107经转座子Tn5诱变的胞外多糖合成缺陷型变种(Exo~-),在共生性状方面的改变有四种类型。我们选用了仅在宿主根部形成瘤状突起(Calli)的A类(NA-01,NA-02)、形成无效瘤(Nod~ ,Fix~-)的B类(NA-12)及不结瘤的(Nod~-)D类(NA-14)中的四个突变株分别与消除了共生质粒的Exo~ Nod~-变种(热处理变种及ANU-1116)混合接种紫云英幼苗,观察到与D类变种配合的接种组仍不能结瘤,而与A,B两类变种配合的接种组均诱导宿主产生形态正常的无效根瘤,并且该无效瘤全部被Nod~-变种侵占。说明一个表型仍为Exo~ ,但失去共生质粒的Nod~-变种,可在一个含有该质粒的Exo~-变种的帮助下进入根瘤。这提示共生质粒上的结瘤基因(nod)仅与侵染过程的早期有关,瘤的发育尚需根瘤菌的其他基因,其中包括exo基因的参与。 此外,共生质粒缺失的三个异种根瘤菌突变株分别与紫云英根瘤菌Exo~-变种混合接种时,也都在紫云英根部诱导出无效瘤,并且从瘤中能分离到这三个异种菌。表明在最初的识别作用发生后,植物对共生菌的专一性要求有所降低。     

质粒exoR‘恢复紫云英根瘤菌胞外多糖缺陷型变种有效结瘤能力

以ＰＭＮ２作为载体质粒,应用体内克隆技术,从紫云英根瘤菌胞外多糖缺陷型变种ＮＡ－１１中,分离到ｘｅｏＲ＇质粒,该杂合质粒带有Ｔｎ５及其插入位点两侧的根瘤菌中,不仅可纠正紫云英根瘤菌Ｅｘｏ＾－变种的胞外多糖合成缺陷,也能恢复该变种使宿主植物根部结瘤的能力。     

中华根瘤菌Sinorhizobium sp.1128自体诱导物合成酶基因的克隆及对生理功能的影响

[目的]从中华根瘤菌Sinorhizobium sp.1128中克隆自体诱导物合成酶基因,从而研究该基因在Sinorhizobium sp.1128群体感应系统中的作用.[方法]利用基因序列同源性比对以及分子克隆的方法,从中华根瘤菌Sinorhizobium sp.1128中克隆自体诱导物合成酶基因;利用大肠杆菌异源表达、C18反相薄层层析(TLC)的方法研究该基因的特性;通过中间片段融合的方法缺失该基因,并通过结瘤实验研究该基因对Sinorhizobium sp.1128生理功能的影响.[结果]以草木樨中华根瘤菌Sinorhizobium medicae WSM419自体诱导物合成酶基因Smed_1560序列设计引物,通过PCR扩增在Sinorhizobium sp.1128中寻找到一新的自体诱导物合成基因,命名为traI2.该基因在大肠杆菌Escherichia coli DH5α中表达后能产生两种自体诱导物分子.在Sinorhizobium sp.1128中将该基因缺失,自体诱导物活性下降;回复突变后,自体诱导物活性得到恢复,结瘤实验结果表明该基因能影响根瘤菌的结瘤效率.[结论]中华根瘤菌Sinorhizobium sp.1128群体感应系统是一个复杂的交互系统,它对结瘤的生理功能具有一定的影响.     

生物固氮

961871 紫云英根瘤菌5个互补结瘤菌株所分离到的重组质粒外源片段的酶切图谱[中]/农广…//武汉大学学报.～1995,41(4).-469～474 对来源于紫云英根癌茵7653R总DNA基因文库的5个互补结瘤菌株所分离到的重组质粒pNR102,pNR103,pNR108,pNR203和pNR213,     

导入三叶草根瘤菌寄主范围基因对豌豆根瘤菌侵染白三叶草的影响

将带有三叶草根瘤菌寄主范围基因的豌豆根瘤菌(转移接合子182和290)接种白三叶草,观察比较它们对白三叶草早期侵染特征和结瘤情况。转移接合子182虽然诱导白三叶草根毛细胞弯曲,但未观察到侵染,也无侵染线形成;而转移接合子290能诱导白三叶草根毛形成紧密的弯曲,溶解根毛细胞壁和侵染白三叶草。结瘤试验表明,白三叶草接种转移接合子290所诱导的结瘤情况与接种三叶草根瘤菌野生型菌株ANU 843的情况很相似。转移接合子182只能诱导个别无效瘤,290和ANU843一样都能在白三叶草上结瘤。由此说明转移接合子如果只携带三叶草根瘤菌的部分寄主范围基因(FEL)仍不能在白三叶草上诱导侵染和正常结瘤,而必需携带全部寄主范围基因(FELMN)才能在白三叶草上正常结瘤。